Asam sulfat: rumus dan sifat kimia

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-02 17:49

Salah satu asam mineral pertama yang diketahui manusia adalah sulfat, atau sulfat. Tidak hanya dia sendiri, tetapi juga banyak garamnya digunakan dalam konstruksi, obat-obatan, industri makanan, dan untuk tujuan teknis. Sejauh ini, tidak ada yang berubah dalam hal ini. Sejumlah karakteristik yang dimiliki asam sulfat membuatnya sangat diperlukan dalam sintesis kimia. Selain itu, garamnya digunakan di hampir semua sektor kehidupan sehari-hari dan industri. Oleh karena itu, kami akan mempertimbangkan secara rinci apa itu dan apa saja fitur dari properti yang dimanifestasikan.

Berbagai nama

Mari kita mulai dengan fakta bahwa zat ini memiliki banyak nama. Diantaranya ada yang terbentuk menurut nomenklatur rasional, dan ada yang secara historis berkembang. Jadi, koneksi ini ditunjuk sebagai:

• asam sulfat;
• vitriol;
• asam sulfat;
• oleum.

Meskipun istilah "oleum" tidak cukup cocok untuk zat ini, karena merupakan campuran asam sulfat dan oksida belerang yang lebih tinggi -JADI_3.

Asam sulfat: rumus dan struktur molekul

Dari sudut pandang singkatan kimia, rumus asam ini dapat ditulis sebagai berikut: H₂SO_{4. Jelas, molekul terdiri dari dua kation hidrogen dan anion dari residu asam - ion sulfat, yang memiliki muatan 2+.}

Dalam hal ini, ikatan berikut bekerja di dalam molekul:

• kutub kovalen antara belerang dan oksigen;
• kovalen polar kuat antara hidrogen dan residu asam SO_4.

Sulfur, memiliki 6 elektron tidak berpasangan, membentuk dua ikatan rangkap dengan dua atom oksigen. Dengan beberapa lagi - tunggal, dan mereka, pada gilirannya, tunggal dengan hidrogen. Akibatnya, struktur molekul memungkinkannya menjadi cukup kuat. Pada saat yang sama, kation hidrogen sangat mobile dan mudah keluar, karena belerang dan oksigen jauh lebih elektronegatif. Dengan menarik kerapatan elektron ke diri mereka sendiri, mereka menyediakan hidrogen dengan muatan positif sebagian, yang menjadi penuh ketika terlepas. Ini adalah bagaimana larutan asam terbentuk, di mana ada H+.

Jika kita berbicara tentang bilangan oksidasi unsur-unsur dalam senyawa, maka asam sulfat, yang rumusnya adalah H₂SO_{4, dengan mudah memungkinkan Anda menghitungnya: hidrogen +1, oksigen -2, belerang +6.}

Seperti dalam molekul apa pun, muatan totalnya adalah nol.

Riwayat penemuan

Asam sulfat telah dikenal orang sejak jaman dahulu. Bahkan para alkemis tahu bagaimana mendapatkannya dengan mengkalsinasi berbagai vitriol. DenganPada awal abad ke-9, orang menerima dan menggunakan zat ini. Kemudian di Eropa, Albert Magnus belajar cara mengekstrak asam dari dekomposisi besi sulfat.

Namun, tidak ada metode yang menguntungkan. Kemudian apa yang disebut versi kamar sintesis menjadi dikenal. Untuk ini, belerang dan nitrat dibakar, dan uap yang dilepaskan diserap oleh air. Akibatnya, asam sulfat terbentuk.

Bahkan kemudian, Inggris berhasil menemukan metode termurah untuk mendapatkan zat ini. Pirit digunakan untuk ini - FeS_{2, pirit besi. Pemanggangannya dan interaksi selanjutnya dengan oksigen masih merupakan salah satu metode industri yang paling penting untuk sintesis asam sulfat. Bahan baku tersebut lebih terjangkau, lebih murah dan berkualitas lebih tinggi untuk volume produksi yang besar.}

Sifat fisik

Ada beberapa parameter, termasuk yang eksternal, yang membedakan asam sulfat dari yang lain. Sifat fisiknya dapat dijelaskan dalam beberapa poin:

1. Cair dalam kondisi standar.
2. Dalam keadaan terkonsentrasi, itu berat, berminyak, yang menerima nama "vitriol".
3. Kerapatan materi - 1,84 g/cm3.
4. Tidak ada warna atau bau.
5. Ini memiliki rasa "tembaga" yang jelas.
6. Larut sangat baik dalam air, hampir tidak terbatas.
7. Higroskopis, mampu menjebak air bebas dan terikat dari jaringan.
8. Non-volatile.
9. Titik didih - 296oC.
10. Mencair pada 10, 3oC.

Salah satu fitur terpenting dari senyawa ini adalah kemampuannya untuk menghidrasi dengan pelepasan sejumlah besar panas. Itu sebabnya, bahkan dari bangku sekolah, anak-anak diajari bahwa tidak mungkin menambahkan air ke asam, tetapi sebaliknya. Lagi pula, air lebih ringan kepadatannya, sehingga akan menumpuk di permukaan. Jika tiba-tiba ditambahkan ke asam, maka sebagai akibat dari reaksi pelarutan, sejumlah besar energi akan dilepaskan sehingga air akan mendidih dan mulai memercik bersama partikel zat berbahaya. Hal ini dapat menyebabkan luka bakar kimia yang parah pada kulit tangan.

Oleh karena itu, asam harus dituangkan ke dalam air dalam aliran tipis, maka campuran akan menjadi sangat panas, tetapi tidak akan mendidih, yang berarti bahwa cairan juga akan memercik.

Sifat kimia

Dari sudut pandang kimia, asam ini sangat kuat, terutama jika merupakan larutan pekat. Ini adalah dibasic, oleh karena itu berdisosiasi secara bertahap, dengan pembentukan anion hidrosulfat dan sulfat.

Secara umum, interaksinya dengan berbagai senyawa sesuai dengan semua karakteristik reaksi utama dari kelas zat ini. Kita dapat memberikan contoh beberapa persamaan di mana asam sulfat berperan. Sifat kimia dimanifestasikan dalam interaksinya dengan:

• garam;
• oksida logam dan hidroksida;
• oksida amfoter dan hidroksida;
• logam berdiri dalam rangkaian tegangan hingga hidrogen.

Bsebagai hasil dari interaksi tersebut, dalam hampir semua kasus, garam sedang dari asam (sulfat) atau garam asam (hidrosulfat) tertentu terbentuk.

Fitur khusus juga untuk logam menurut skema biasa Me + H₂SO₄=MeSO₄ + H_{2↑ hanya larutan dari zat tertentu yang bereaksi, yaitu asam encer. Jika kita mengambil terkonsentrasi atau sangat jenuh (oleum), maka produk interaksi akan sangat berbeda.}

Sifat khusus asam sulfat

Ini hanya mencakup interaksi larutan pekat dengan logam. Jadi, ada skema tertentu yang mencerminkan seluruh prinsip reaksi tersebut:

1. Jika logamnya aktif, hasilnya adalah pembentukan hidrogen sulfida, garam dan air. Artinya, belerang direduksi menjadi -2.
2. Jika logam tersebut memiliki aktivitas sedang, maka hasilnya adalah belerang, garam, dan air. Artinya, reduksi ion sulfat menjadi belerang bebas.
3. Logam dengan reaktivitas rendah (setelah hidrogen) - sulfur dioksida, garam dan air. Sulfur dalam keadaan oksidasi +4.

Juga, sifat khusus asam sulfat adalah kemampuan untuk mengoksidasi beberapa non-logam ke tingkat oksidasi tertinggi dan bereaksi dengan senyawa kompleks dan mengoksidasinya menjadi zat sederhana.

Metode perolehan di industri

Proses pembuatan asam sulfat sulfat terdiri dari dua jenis utama:

• kontak;
• menara.

Keduanya adalah cara paling umum dalamindustri di semua negara di dunia. Opsi pertama didasarkan pada penggunaan pirit besi atau pirit belerang sebagai bahan baku - FeS_{2. Ada tiga tahap secara total:}

1. Pemanggangan bahan baku dengan pembentukan sulfur dioksida sebagai produk pembakaran.
2. Melewati gas ini melalui oksigen melalui katalis vanadium untuk membentuk anhidrida sulfat - SO_3.
3. Di menara absorpsi, anhidrida dilarutkan dalam larutan asam sulfat dengan pembentukan larutan konsentrasi tinggi - oleum. Cairan kental berminyak yang sangat berat.

Opsi kedua praktis sama, tetapi nitrogen oksida digunakan sebagai katalis. Dari sudut pandang parameter seperti kualitas produk, biaya dan konsumsi energi, kemurnian bahan baku, produktivitas, metode pertama lebih efisien dan dapat diterima, sehingga lebih sering digunakan.

Sintesis laboratorium

Jika perlu untuk mendapatkan asam sulfat dalam jumlah kecil untuk penelitian laboratorium, maka metode interaksi hidrogen sulfida dengan sulfat dari logam aktif rendah paling cocok.

Dalam kasus ini, pembentukan sulfida logam besi terjadi, dan asam sulfat terbentuk sebagai produk sampingan. Untuk studi kecil, opsi ini cocok, tetapi asam semacam itu tidak akan berbeda dalam kemurniannya.

Juga di laboratorium Anda dapat melakukan reaksi kualitatif terhadap larutan sulfat. Reagen yang paling umum adalah barium klorida, karena ion Ba²⁺, bersama dengananion sulfat mengendap menjadi endapan putih - susu barit: H₂SO₄ + BaCL₂=2HCL + BaSO_4↓

Garam yang paling umum

Asam sulfat dan sulfat yang terbentuk merupakan senyawa penting di banyak industri dan rumah tangga, termasuk makanan. Garam asam sulfat yang paling umum adalah:

1. Gypsum (alabaster, selenite). Nama kimianya adalah hidrat kristal kalsium sulfat berair. Rumus: CaSO_{4. Digunakan dalam konstruksi, obat-obatan, pulp dan kertas, pembuatan perhiasan.}
2. Barit (spar berat). barium sulfat. Dalam larutan, itu adalah endapan susu. Dalam bentuk padat - kristal transparan. Digunakan dalam instrumen optik, sinar-X, lapisan isolasi.
3. Mirabilite (garam Glauber). Nama kimianya adalah sodium sulfate decahydrate. Rumus: Na₂SO₄10H_{2O. Digunakan dalam pengobatan sebagai pencahar.}

Ada banyak contoh garam yang memiliki arti praktis. Namun, yang disebutkan di atas adalah yang paling umum.

Alkali sulfat

Zat ini adalah larutan yang terbentuk sebagai hasil dari perlakuan panas kayu, yaitu selulosa. Tujuan utama dari senyawa ini adalah untuk mendapatkan sabun sulfat atas dasar pengendapan. Komposisi kimia cairan sulfat adalah sebagai berikut:

• lignin;
• asam hidroksi;
• monosakarida;
• fenol;
• resin;
• asam volatil dan asam lemak;
• sulfida, klorida, karbonat, dan sulfat natrium.

Ada dua jenis utama zat ini: cairan sulfat putih dan hitam. Yang putih digunakan untuk industri pulp dan kertas, sedangkan yang hitam digunakan untuk membuat sabun sulfat di industri.

Aplikasi Utama

Produksi tahunan asam sulfat adalah 160 juta ton per tahun. Ini adalah angka yang sangat signifikan, yang menunjukkan pentingnya dan prevalensi senyawa ini. Ada beberapa industri dan tempat yang membutuhkan penggunaan asam sulfat:

1. Pada baterai sebagai elektrolit, terutama pada baterai timbal.
2. Di pabrik yang memproduksi pupuk sulfat. Sebagian besar asam ini digunakan khusus untuk pembuatan pupuk mineral bagi tanaman. Oleh karena itu, pabrik untuk produksi asam sulfat dan pembuatan pupuk paling sering dibangun berdampingan.
3. Dalam industri makanan sebagai emulsifier, ditunjukkan dengan kode E513.
4. Dalam berbagai sintesis organik sebagai agen dewatering, katalis. Ini adalah bagaimana bahan peledak, resin, pembersih dan deterjen, nilon, polipropilen dan etilena, pewarna, serat kimia, ester dan senyawa lainnya diperoleh.
5. Digunakan dalam filter untuk memurnikan air dan membuat air suling.
6. Digunakan dalam ekstraksi dan pemrosesan elemen langka dari bijih.

Juga banyak chamoisacid pergi ke penelitian laboratorium, di mana ia diperoleh dengan metode lokal.